Um composto químico essencial para todos os seres vivos foi sintetizado num laboratório em condições que poderiam ter ocorrido na Terra primitiva, sugerindo que desempenhou um papel no início da vida, revela um novo estudo liderado por investigadores da University College London.



O composto, panteteína, é o fragmento ativo da Coenzima A. É importante para o metabolismo – os processos químicos que mantêm a vida. Estudos anteriores não conseguiram sintetizar a panteteína de forma eficaz, levando a sugestões de que ela estava ausente na origem da vida.

No novo estudo, publicado na revista Science , a equipe de pesquisa criou o composto em água à temperatura ambiente usando moléculas formadas a partir de cianeto de hidrogênio, que provavelmente era abundante na Terra primitiva.

Uma vez formada, dizem os investigadores, é simples imaginar como a panteteína pode ter ajudado as reações químicas que levaram de simples precursores de moléculas de proteína e ARN aos primeiros organismos vivos – um momento que se pensa ter ocorrido há 4 mil milhões de anos.

O estudo desafia a visão de alguns pesquisadores da área de que a água é muito destrutiva para que a vida nela se origine e que a vida provavelmente se originou em piscinas que secavam periodicamente.

Impulsionando as reações que produziram a panteteína estavam moléculas ricas em energia chamadas aminonitrilas, que estão intimamente relacionadas quimicamente aos aminoácidos, os blocos de construção das proteínas e da vida.

Membros da mesma equipe, liderada pelo professor Matthew Powner (UCL Chemistry), já usaram química semelhante alimentada por aminonitrilas para demonstrar como outros ingredientes biológicos importantes poderiam ser criados na origem da vida, incluindo peptídeos (cadeias de aminoácidos criadoras de proteínas). ) e nucleotídeos (os blocos de construção do RNA e do DNA).

O professor Powner, autor sênior do artigo, disse:“Este novo estudo é mais uma evidência de que as estruturas básicas da biologia, as moléculas primárias a partir das quais a biologia é construída, estão predispostas a se formar através da química do nitrilo.

"A facilidade com que diferentes classes de moléculas biológicas podem ser feitas usando nitrilas me convenceu de que, em vez de a vida ser precedida por uma molécula como o RNA, e de haver um 'mundo de RNA' antes do início da vida, as moléculas básicas da biologia surgiram lado a lado – uma rede de RNAs, proteínas, enzimas e cofatores que levam aos primeiros organismos vivos.

"Nosso trabalho futuro analisará como essas moléculas se uniram, como a química da panteteína se comunica com a química do RNA, dos peptídeos e dos lipídios, por exemplo, para fornecer uma química que as classes individuais de moléculas não poderiam fornecer isoladamente."

Uma tentativa anterior notável de sintetizar a panteteína foi feita em 1995 pelo falecido químico americano Stanley Miller, que havia iniciado o campo de experimentos sobre a origem da vida três décadas antes, criando aminoácidos a partir de quatro produtos químicos simples em tubos de vidro.

No entanto, na experiência posterior de 1995, os rendimentos de panteteína eram muito baixos e exigiam concentrações extremamente elevadas de produtos químicos que tinham sido secos e selados num tubo hermético antes de serem aquecidos a 100° Centígrados.

Jasper Fairchild (UCL Chemistry), principal autor do estudo, que conduziu o trabalho como parte de seu doutorado, disse:"A principal diferença entre o estudo de Miller e o nosso é que enquanto Miller tentou usar a química ácida, nós usaram nitrilas. São as nitrilas que trazem a energia e a seletividade. Nossas reações simplesmente ocorrem em água e produzem altos rendimentos de panteteína com concentrações relativamente baixas de produtos químicos necessários.

O professor Powner acrescentou:"Presumia-se que você deveria fazer essas moléculas a partir de ácidos, porque o uso de ácidos parece ser biológico, e é isso que aprendemos na escola e na universidade. Aprendemos que os peptídeos são feitos de aminoácidos.

"Nosso trabalho sugere que essa visão convencional ignorou um ingrediente essencial, a energia necessária para forjar novas ligações. As reações parecem um pouco diferentes com nitrilas, mas os produtos finais - as unidades básicas da biologia - são indistinguíveis, sejam formados por química ácida ou nitrílica. "

Embora o artigo se concentre apenas na química, a equipe de pesquisa disse que as reações que demonstraram poderiam ter ocorrido em piscinas ou lagos de água na Terra primitiva (mas provavelmente não nos oceanos, pois as concentrações dos produtos químicos provavelmente seriam muito diluído).

Mais informações: Jasper Fairchild et al, Síntese quimiosseletiva de panteteína prebioticamente plausível em água, Ciência (2024). DOI:10.1126/science.adk4432. www.science.org/doi/10.1126/science.adk4432
Informações do diário: Ciência

Fornecido pela University College London